露天开采境界确定方法

露天开采境界的确定原则露天开采境界的确定，实质上是对剥采比大小的控制，使之不超过经济合理剥采比。

然而，究竟要控制哪一种剥采比，各有不同的看法。

归纳起来，主要有控制境界剥采比、平均剥采比和生产剥采比三种观点。

现介绍如下:一）、境界剥采比不大于经济合理剥采比(n j ≤n jh )1.实质提出这一原则的最初含义，是使紧邻露天开采境界那层矿岩的开采成本不大于地下开采成本；经进一步分析表明，它还有一层更深的含义，即能使整个矿床开采的总经济效果〈成本或盈利〉最佳。

如图8-2-7所示，假如abcd 是露天开采境界,为了采出邻近境界那层矿石ΔA ，就要剥离岩石ΔV 。

当这一层矿岩的露天开采成本小于地下开采成本时，境界可以继续向下延深和扩大；一旦两者成本相等，露天开采境界就以此为限，剩余部分改用地下开采。

作为划分露天和地下开采界限的这一临界条件为γγD AC Vb Aa ∆=∆+∆ ba C A V D )(-=∆∆γ （8-15） 式中 ΔA ——露天开采境界延深后所增加的矿石量，m 3；ΔV ——露天开采境界延深后所增加的岩石量，m 3。

等式的左端是境界剥采比n j ，右端是经济合理剥采比n jh ，亦即jh j n n = （8-16）2.评价由于这一原则具有使整个矿床开采的总经济效果最佳这个含意，获得了广泛的赞同，再加之运用起来简单方便，因而国内外都普遍运用这一原则来圈定露天矿境界。

尽管在确定露天开采境界方面还有其他一些原则，而且有不少人对n j ≤n jh 原则提出过种种异议，但是由于它具有深刻的经济内容，故始终被广泛用于矿山设计中。

n j ≤n jh 原则也存在一些缺陷，主要是:〈1〉它只是概略地研究整个矿床的开采效果，并未细致分析露天开采各过程的经济境界，只能使矿床开采的总经济效果最佳，而不能直接控制露天矿的基建投资和生产成本〈生产剥采比〉，不能保证开采过程中任何时候的经济性最好。

〈2〉不适用于某些不连续的矿床。

露天采矿学----设计原理第十六章露天开采境界16.1 概述1课程的名称及内容；2学习方法；3露天矿设计应遵循的原则；4各种剥采比的概念。

1课程的名称及内容：（1）名称-露天采矿学发展情况：50年代：露天采矿工艺矿山工程（剥离及掘沟）设计原理60年代：露天采矿工艺开拓开采设计原理现代：工艺及工艺系统剥采程序设计原理（2）内容：工艺----研究个别工艺环节的特点、工艺方法、适用条件及能力计算。

工艺系统----研究各环节之间的配合，及构成可行的生产系统。

剥离程序----研究剥离和采矿时间和空间上关系设计原理----除了研究剥离和采矿在时间和空间上的关系外，还要研究它们之间的数值的制约关系。

并把矿山与经济效益结合起来。

以求得最佳设计，初步设计的方法步骤以及资料的处理。

2学习方法：预习；听讲；复习；习题。

（工作前的预演，设计前的准备）3露天矿设计应延续的原则：（1）具体情况具体分析解决。

（多种情况）（2）经济效果为主，劳动生产力的效率为辅。

（劳动力便宜的情况下）4各种剥采比的概念 (1) 平均剥采比： p vn p=（3/m T ） 从露天境界内，采出的岩量与以采出的矿量之比。

设：n ηl ----原矿采出系数；η----有用矿物采出系数； ρ----岩石的混入率； n ηl =η（1+ρ）(2)境界剥采比： kk kv n p =露天矿保持最终帮坡角延伸单位深度时增加的采出岩量与矿量之比。

(1)k k l k k lv p n p ηηηη++=境界剥采比随工程的延伸不断的变化并且一般是在增大。

(3)边邦境界剥采比：露天矿保持最终帮坡角不变延伸单位深度时，从其一邦增加采出的岩量与其矿量之比。

kA kA kA v n p =kB kB kBv n p =(4) 生产剥采比：TT Tv n p =露天矿以其最大帮坡角生产时，延伸单位深度时增加的采出的岩量与其矿量之比（最大帮坡角=＞最小平盘宽度）。

(5)最大生产时期的剥采比： 2max 2T v n p = 最大生产时期的平均剥采比(6)初始剥采比： 00123v n p p p =++ 由其基建时期支付的剥离量与其境界内采出的矿量之比。

4.4.2露天采场边坡参数的确定根据矿床开采技术条件，并参照类似矿山和本矿山的特点，初步确定露天采场边坡参数如下：终了阶段高度：10～20m；终了阶段坡面角上部黄土：45－50°、下部阶段坡面角（基岩）：60°；安全平台宽度：2.5m；清扫运输平台宽度：8m。

4.4.3露天开采境界的确定（1）露天开采境界圈定原则1）区间剥采比不大于经济合理剥采比3m3/m3（3.00t/t）；2）以矿床331+332+333级储量作为圈定露天开采境界的依据（333级储量按60％计）；3）选用的采场最终边坡参数构成的边坡在服务年限内稳定。

（2）境界优化初步设计是在可行性研究的基础上进行的，由于可研中采用剖面线段比法进行的境界圈定，方法比较简单，所以可研境界圈定中的矿岩量与实际采出的矿岩量有所出入。

为此在初步设计中采用计算机方法进行境界优化，重新确定终了境界、矿岩量，以求尽可能反映项目实际状况。

本次境界优化应用Minesight软件完成，使用的技术经济指标采用可研中的数据，并与矿方相结合。

开采境界优化技术经济指标详见表4-1。

表4-1 开采境界优化技术经济指标表根据确定的边坡角和技术经济参数，本次初设共圈定了10个境界进行优化分析计算，境界优化表见表4-2。

表4-2 张青岗石灰石矿境界优化表根据露天开采境界圈定原则，区间剥采比不大于经济合理剥采比3m3/m3（3.0t/t）；确定P06优化境界为本次初步设计的最终优化境界。

（3）露天开采境界的圈定根据最终确定的优化境界，以此为基础，用确定的边坡和台阶参数进行布线，圈定露天开采终了境界。

圈定的露天开采境界分为东采区和西采区两个小露天开采境界，中间用道路连接。

东采区露采境界底部标高230m，矿体平缓，开采境界底部沿矿体底板布置，坑底长180～300m，开采境界最高标高286m，开采深度56m，开采境界面积27.09×104m2。

西采区露采境界底部标高230m，矿体平缓，开采境界底部沿矿体底板布置，坑底长300m，开采境界最高标高300m，开采深度70m，开采境界面积37.96×104m2。

五、露天开采境界的确定方法（一）确定露天矿最小底宽露天矿最小底宽应满足采装运输设备的要求。

目前我国绝大多数矿山以自卸汽车运输为主，故只介绍汽车运输最小底宽的计算。

若采用折反式调车，则：Bmin＝Rcmin＋0.5bc＋2e＋0.5 lc （1－18）式中Rcmin——汽车最小转变半径；米；Bc——汽车宽度，米；e——汽车距边坡的安全距离，米；lc——汽车长度，米。

若采用回返式调车，则：Bmin＝2（Rcmin＋0.5bc＋e）（1－19）在确定开采境界时，若矿体厚度小于最小底宽，底平面按最小底宽绘制；若矿体厚度大于最小底宽不多，则以矿体厚度为最低水平底宽；若矿体宽度远大于最小底宽，露天矿底的位置主要以境界内可采矿量尽量大而剥岩量最小确定之。

（二）选取露天矿边坡角最终边坡角的选取，对剥岩量影响很大。

在保证边坡稳定的前提下，边坡角的选取一般按类似已进行开采矿山实用的边坡角选取。

类比法边坡角的选取应满足安全条件和技术条件的最小边坡角值。

（三）确定露天开采深度1、长露天矿开采深度的确定露天矿走向长度大时，首先在各地质横断面图上初定开采深度，然后再用纵断面图调整露天矿底部标高。

（1）在各地质横断面图上初步确定露天开采深度。

首先，在横剖面图上作出若干个深度的开采境界方案（图1－11）。

依据前面选定的最小底宽和边坡角，绘制开采境界图。

其次，针对各开采深度方案，用面积比法或线段比法计算其境界剥采比。

最后将各方案的境界剥采比与开采深度绘成关系曲线，与经济合理剥采比的水平线的交点深度，就是所要求的开采深度。

图1－11 长露天矿开采深度的确定图1－12 厚矿体的无剥离开采H1－最初确定的开采深度；H2－无剥离开采的深度H3－最终的露天开采深度至此，完成了一个地质横断面图上露天开采理论深度的确定。

按同样的方法，可将露天矿床范围内所有横断面图上的理论深度都确定下来。

应当指出，在确定厚矿体的开采深度时，鉴于露天矿底的位置不易确定，有时按矿体厚度而不是最小底宽作图（图1－12 ），然后继续向下无剥岩采矿，直至最小底宽为止。

露天矿开采境界的确定方法和步骤露天开采境界设计广泛采用h j j n n •≤原则进行确定，其方法和步骤为： (1)确定露天开采深度1)长露天矿开采深度的确定：走向长度大的露天矿，应先在各地质横剖面图上初步确定开采深度，然后再用纵剖面图调整露天矿底部标高。

从各个地质横剖图上初步确定的露天开采深度，由于各横剖面上矿体厚度和地形条件不同，所得的深度也高低不一，投影到地质纵剖面图上，连接各有关点，得出将是一条不规则的折线。

为方便开采和布置运输线路，须将露天采场的底部调整为同一标高，在长度允许下，也可将底平面调整成阶梯状。

这种调整的原则是，使少采出的矿石量与多采出的矿石量基本平衡，并使剥采比尽可能小。

2)短露天矿开采深度的确定：走向很短、深度和宽度相对较大的露天矿，必须考虑端帮扩帮的影响。

在剖面图上不能把开采深度直接确定下来，需用平面图法计算出境界剥采比再确定露天开采深度。

具体步骤是，把预计几个可能深度的境界剥采比分别算出后，选取境界剥采比等于经济合理剥采比的阶段做为露天采场的底，则其深度即为露天矿开采深度。

(2)确定露天矿底平面周界1) 露天矿底的宽度。

露天矿底宽可能大于或小于矿体的水平厚度，但必须满足最小宽度的要求。

确定原则是，保证在全部露天开采范围内，矿石的回来率最高，而剥离的岩石量最少。

露大矿底平面最小宽度应保证生产安全和采掘运输设备的正常工作。

从矿山采剥工程要求来看，它相当于开段沟的掘进宽度，取决于掘进方法及设备类型和规格，按工作安全条件要求，一般不小于20～30m 。

2) 绘制露天矿底平面周界。

露天矿底平面标高及端部位置确定后，即可绘制出底平面的理论周界，绘制的方法是，以地质纵断面图上已调整的露天矿底部标高为准，在各地质横断面图上绘出露天采场的境界，将各地质横断面图上露天矿底平面的两端边界投影到该标高的分层平面图上，连接各点，即可得出底平面的理论周界。

为了便于采掘运输，露天采矿场底平面应尽可能保持平直。

1.技术上可行与经济上合理得开采地质储量,称为开采储量。

2.圈定开采储量得三维几何体称为最终开采境界。

3.最终边坡角:为满足边坡稳定性要求,边坡坡面与水平面得夹角(一般为35～５5０)。

4.剥采比:剥离得岩石总量与采出得矿石总量之比。

5.平均剥采比:最终开采境界内岩石总量与矿石总量之比6.境界剥采比（瞬时剥采比):境界增加单位深度,境界内剥离得岩石增加与矿石增量之比。

7.经济合理剥采比:利润增量为零时得境界剥采比称。

(或盈亏平衡剥采比)8.确定最终境界得准则:境界剥采比（瞬时剥采比）等于经济合理剥采比。

9.确定最终开采境界得方法：线段比法与面积比法。

10.台阶：露天开采就是从地表开始逐层向下进行得,每一水平分层称为一个台阶。

11.工作台阶:正在开采台阶。

12.最终边帮(非工作帮):工作线推到最终境界线得台阶所组成得空间曲面。

13.斜坡道或出入沟:为了运输矿岩,在本台阶与上一个台阶之间修筑得具有一定坡度得运输道。

14.台阶由坡顶面、坡底面与台阶坡面组成。

坡顶线:台阶坡面与台阶坡顶面得交线。

坡底线:台阶坡面与台阶坡底面得交线。

台阶坡面角：台阶坡面与水平面得夹角。

15.台阶高度:台阶坡顶面与坡底面得垂直距离。

16.台阶宽度:本台阶得坡顶线与上一台阶得坡底线之间得距离。

17.露天矿采掘设备包括:牙轮钻、电铲(挖掘机)、汽车、火车等。

18.安全平台:在开采过程中，工作平台不能一直推进到上各台阶得坡底线位置,而就是应留下一顶宽度。

留下得这部分叫安全平台。

19.安全平台得作用:收集上部台阶滑落得碎石与阻止大块岩石滚落。

20.爆破带：工作台阶上正在被爆破、采掘得部分。

其宽度为爆破带宽度(或采区宽度)。

21.台阶得采掘方向:挖掘机沿采掘带前进得方向。

22.台阶得推进方向:台阶向外扩展得方向。

23.工作平盘得宽度包括采区宽度与安全平台宽度。

24.最小工作平盘宽度:指刚好满足采运设备正常作业要求得工作平盘宽度。

它与设备尺寸、采掘方式、供车方式有关。

露天开采境界确定的手工方法目前，在我国的露天开采设计中，广泛采用n j≤n jh原则确定境界。

现将确定露天开采境界的步骤和作法分述于下。

一）、确定露天矿最小底宽露天矿最小底宽应满足采装运输设备的要求，保证矿山工程正常发展。

采用铁路运输时，露天矿的最小底宽为Bmin=2Rwh+T+3e-h L cotα (8-18)式中 Bmin一一露天矿最小底宽，m；Rwh——挖掘机机体回转半径，m；T一一铁道线路宽度，m；h L一一挖掘机机体底盘高度，m；e一一挖掘机机体、边披及车辆三者间的安全距离，e=1.0～1.5m；α一一露天矿最下一个台阶的坡面角，（°）。

当采用汽车运输时，底宽应满足汽车调车要求。

当采用回返式调车时，其底宽为Bmin=2(Rcmin+0.5b c+e) (8-19)若采用折返式调车，则Bmin=Rcmin十0.5b c十2e+0.5l e (8-20)式中Rmin——汽车最小转弯半径，m；b c——汽车宽度，m；e——汽车距边坡的安全距离，m；l c--汽车长度，m。

在确定露天开采境界时，若矿体厚度小于最小底宽，底平面按最小底宽绘制；若矿体厚度比最小底宽大得不多，底平面可以矿体厚度为界；若矿体厚度远大于最小底宽，通常按最小底宽作图，并按下列因素确定露天矿底的位置:(1)使境界内的可采矿量最大而剥岩量最小；(2)使可采矿量最可靠，通常露天矿底宜置于矿体中间，以避免地质作图误差所造成的影响；(3)根据矿石品位分布，使采出的矿石质量最高；(4)根据岩石的物理力学性质调整露天矿底位置，使边坡稳固且穿爆方便。

二）、选取露天矿最终边坡角露天矿的最终边坡角，对剥采比有很大的影响。

随着开采深度增加和边坡角的减小，所需的剥岩量会急剧增加，因此从经济效果考虑，希望边坡角尽可能大；然而，有不少矿山由于盲目追求陡边坡而造成滑坡事故，严重影响生产。

因此，选择时应同时考虑安全因素和经济因素，在保证露天矿安全前提下，最终边坡角尽可能大些，以减少剥离量。

露天开采境界确定方法露天开采工程是采矿工程中重要的组成部分，它涉及到资源部署、矿山赋能、开拓形状和尺度、矿山操作、矿产资源的长期收益与否等多个环节，它的安全性和经济性关系到矿山的整体质量和稳定性。

因此，进行有效的露天开采境界确定，具有重要的现实意义。

首先，必须对开采境界的基本概念进行界定，以便明确露天采矿可能涉及的范围和规模。

露天开采境界定义为：露天开采境界是指为了确保露天采矿安全运行和有效操作而进行的系统范围定义。

也就是说，露天开采境界确定基于现行的露天开采工艺，对用于开采的组合和设备、工艺设计、安全管理等等进行系统定义。

其次，应该明确露天开采境界确定的原则，以便建立一套完善的管理机制。

一般而言，露天开采境界确定的原则是以矿山安全、实用及节约为基础的，不仅要考虑到资源的收益性，还要考虑矿山安全、采矿规模及可行性等。

此外，在进行露天开采境界确定的过程中，还要遵循“节约利用、精细管理”的原则，以保证矿山开采的可行性。

再者，实施露天开采境界确定必须包括以下基本步骤：（1）现场勘探，了解和评估矿山状况及其开采条件；（2）对露天开采的设备、工艺设计以及安全管理的可行性进行评估；（3）确定有效的采矿范围和规模，并结合实践经验定期进行评估；（4）编制采矿历史记录，保持材料完整性。

最后，要建立完善的采矿境界管理体制。

基本上，管理体系应该包括四个层面：（1）原则层：确定采矿境界确定的基本原则和指导思想；（2）方针层：确定实施采矿境界确定的政策与措施；（3）管理层：制定具体的管理办法，具体的监督措施以及开采境界的定期监督；（4）审计层：对实施采矿境界确定的结果进行审计，确保采矿境界的安全。

总之，要进行有效的露天开采境界确定，必须从理论层面和实践层面考虑到各种因素，以确保采矿安全和可持续发展，特别是要建立起一套完善的露天开采境界确定机制，使其适应不断变化的环境状况。

采用有效的管理机制可以提高采矿效率，并有助于环境保护、资源挖掘和安全操作等方面的可持续发展。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
露天开采境界设计规范
1 最终边坡要素的确定，应符合下列规定：（1）台阶高度的确定应符合下表1 的规定；表1 台阶高度矿岩性质采掘作业方式台阶高度m 松软的岩土机械铲装不爆破不大于机械的最大挖掘高度坚硬稳固的矿岩爆破不大于机械的最大挖掘高度的1.5 倍砂状的矿岩人工开采不大于1.8 松软的矿岩不大于3.0 坚硬稳固的矿岩不大于6.0 注：挖掘机或装载机铲装时，爆堆高度不应大于机械最大挖掘高度的1.5 倍。

（2）台阶坡面角宜按表
2 的规
定选取；表2 台阶坡面角普氏系数f 14～8 7～3 2～1 台阶坡面角（°）75～70 65～60 60～45 注：表中取值可根据节理、裂隙和层理等发育条件及逆边坡方向或顺边坡方向进行调整。

（3）安全平台宽度不应小于3m；最终台阶并
段时，可不设安全平台；（4）每隔2 个～3 个安全平台应设一个清扫平台。

人工清扫时，清扫平台宽度不应小于6m；机械清扫时，清扫平台宽度应按设备
要求确定，但不应小于8m；（5）露天矿最终边坡采用多台阶并段时，并段数不应大于3 个。

2 经济合理剥采比的确定方法，应符合下列规定：（1）经济合理剥采比宜采用盈利比较法计算；（2）当矿石价值不高，地下开采有盈利时，可采用成本比较法计算；（3）只适宜露天开采的矿床，可采用价格法计
算经济剥采比。

3 露天开采境界的圈定，应符合下列规定：（1）境界剥采比。